Вопросы и задания

1. Какова суть процесса усиления сигналов? При каком условии усиление является линейным?

2. Сформулируйте принцип электронного усиления сигналов.

3. Перечислите основные части элементарной усилительной цепи. Укажите их назначение.

4. Поясните, как происходит усиление сигналов в электронном усилителе?

5. Повторяя упрощенный анализ усилительных схем, приведенных на рис. 23, получите формулу, определяющую коэффициент передачи напряжения схемы в режиме линейного усиления.

6. Какие усилители называют резисторными?

7. Какие усилители называют резонансными? Начертите схему такого усилителя.

6.2. Транзисторы в автогенераторах

Генерированием колебаний в радиоэлектронике называется процесс, при котором энергия источника питания (чаще всего источника постоянного напряжения) преобразуется в электрические колебания заданной формы и частоты. Устройства, в которых осуществляется этот процесс, называются автогенераторами. Они представляют собой систему с достаточно сильной положительной обратной связью, обеспечивающей исходную неустойчивость этой системы. Отсутствие в ней иных устойчивых состояний приводит к возникновению в этой системе автоколебаний.

Обычно в такой системе в качестве одного из звеньев (основного) используют какой-либо усилительный каскад, а в качестве другого – пассивную цепь или еще один усилительный каскад. Форма и частота автоколебаний определяются элементами L, C и R, входящими в состав звеньев. Ниже приведены примеры схем транзисторных автогенераторов.

Рис. 26а–в иллюстрирует схемы LC-автогенераторов гармонических колебаний с индуктивной (трансформаторной) обратной связью. Основа этих автогенераторов – резонансные усилители. Обратная связь здесь осуществляется посредством взаимной индуктивности L_СВ, «связывающей» выход и вход усилительного каскада, причем L_СВ подключается к входу так, чтобы скомпенсировать инверсию колебания, происходящую при его усилении в основном звене. В этих схемах электронные приборы работают в ключевом режиме, а колебательные контуры LC отфильтровывают гармоническую составляющую резонансной частоты ω_Р = 1/. Именно на этой частоте выполняется условие баланса фаз – синфазность сигналов на входе и выходе усилительного каскада.

Рис. 26г иллюстрирует схему RC-автогенератора гармонических колебаний с лестничной фазозадающей RC-цепью. Основа этого автогенератора – резистивный усилитель, представленный выше схемой рис. 24г. Обратная связь здесь осуществляется посредством трехзвенной RC-цепи, «связывающей» выход и вход усилительного каскада, обеспечивая на частоте ω_Г = 1/RC синфазность сигналов на его входе и выходе.

Рис. 27 иллюстрирует схемы автогенераторов релаксационных, т. е. «негармонических» колебаний. Первая из них (рис. 27а) – транзисторный мультивибратор. Фактически это двухкаскадный резисторный усилитель, выход которого соединен с входом. Каждый каскад инвертирует усиливаемый сигнал, обеспечивая синфазность сигналов на его входе и выходе в широком диапазоне частот. Форма колебаний напряжения на коллекторах – прямоугольная, на базах – треугольная. Вторая схема (рис. 27б) представляет транзисторный блокинг-генератор. Здесь обратная связь осуществляется посредством трансформатора, который, как и в предыдущей схеме, обеспечивает синфазность сигналов на его входе и выходе в широком диапазоне частот. Форма колебаний напряжения на выходе трансформатора – импульсы малой (по сравнению с периодом колебаний) длительности.

Рис 26. Схемы автогенераторов гармонических колебаний:

а) обобщенная схема LC автогенератора с индуктивной связью;

б) вариант этой схемы на биполярном транзисторе;

в) вариант этой схемы на полевом транзисторе;

г) RC-автогенератор

Рис. 27. Схемы автогенераторов релаксационных колебаний:

а) транзисторный мультивибратор;

б) блокинг-генератор